工業(yè)節(jié)能日趨重要 MCU技術(shù)成關(guān)鍵因素

　　隨著全球能源消耗量的指數(shù)式飛升，越來越多公司專注開發(fā)有助于降低能耗的產(chǎn)品。ECN China與英飛凌技術(shù)公司工業(yè)應(yīng)用MCU高級(jí)經(jīng)理Andy Wong探討了微控制器(MCU)在提高系統(tǒng)能效的角色。這里摘要如下：

　　MCU在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的最新產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)是什么?

　　工業(yè)領(lǐng)域正在進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代，其關(guān)注的要點(diǎn)是保護(hù)全球的能源。太陽能變頻器、風(fēng)能變頻器、LED與HID照明等工業(yè)應(yīng)用正在興起。工業(yè)領(lǐng)域更注重于用復(fù)雜的控制來改善能效。微控制器正變得越來越重要，因?yàn)樗鼈兡転榭刂扑惴ㄌ峁┳钸m宜的功能和性能，此外還有助改進(jìn)系統(tǒng)的安全性和可靠性。提高工業(yè)產(chǎn)品中的能效意味著減少功耗。這就需要智能和精密的控制。英飛凌公司擁有針對(duì)實(shí)時(shí)嵌入控制的完備微控制器產(chǎn)品組合，專注于為工業(yè)應(yīng)用提供效率的改善。

　　預(yù)計(jì)節(jié)約能源會(huì)在MCU應(yīng)用中有相當(dāng)大的增長(zhǎng)潛力，英飛凌的MCU如何幫助提高系統(tǒng)能效?

　　英飛凌為工業(yè)市場(chǎng)提供一個(gè)完整的解決方案，包括低電阻MOSFET、IGBT、功率模塊以及針對(duì)實(shí)時(shí)嵌入控制的微控制器。英飛凌通過其應(yīng)用套件提供FOC等先進(jìn)的控制算法，用于家電、太陽能變頻器和工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用。它們能幫助客戶在最短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)新的技術(shù)?？照{(diào)系統(tǒng)的市場(chǎng)就是其中的一個(gè)例子。采用變頻器的空調(diào)系統(tǒng)可以將總能耗最多降低30%。英飛凌用于電機(jī)控制的DAvE Drive自動(dòng)代碼生成器能幫助工程師用幾次鼠標(biāo)點(diǎn)擊的方式來開發(fā)軟件。

　　設(shè)計(jì)滿足這一趨勢(shì)的產(chǎn)品要面臨什么挑戰(zhàn)?

　　首先，微控制器價(jià)格的持續(xù)下降使得現(xiàn)在和新興的工業(yè)設(shè)備能夠用于那些成本敏感的應(yīng)用。其次，一個(gè)核心的純算術(shù)性能不足以量度一個(gè)系統(tǒng)中的微控制器效率，因此應(yīng)考慮架構(gòu)和片上外設(shè)問題。第三，為了應(yīng)對(duì)水泵電氣化等應(yīng)用，降低客戶開發(fā)成本不可避免地成為關(guān)注焦點(diǎn)。這些要點(diǎn)對(duì)各種各樣的工業(yè)客戶都十分重要，他們常常必須與非常小的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和預(yù)算打交道。

　　挑戰(zhàn)就是，要開發(fā)出更廉價(jià)、性能更好和使用更簡(jiǎn)便的產(chǎn)品。“更廉價(jià)”意味著用戶可以在系統(tǒng)級(jí)上優(yōu)化自己的物料清單，獲得最佳成本。采用英飛凌的微控制器后，可以只用一只微控制器，而不是兩只，因?yàn)樗泻芎玫膶?shí)時(shí)性能與豐富的功能集。我們名為XC800的8 位系列產(chǎn)品提供16 位的性能，而16 位 XE166系列則提供32 位級(jí)別的微控制器性能。另外一個(gè)例子是實(shí)現(xiàn)了一種智能供給概念，使微控制器盡可能簡(jiǎn)單和便宜。

　　“性能更好”意味著微控制器的實(shí)時(shí)性能要適應(yīng)不斷改善的控制算法，如面向現(xiàn)場(chǎng)的控制(FOC)。此時(shí)，要考慮整個(gè)微控制器的架構(gòu)。英飛凌將自主運(yùn)行的PWM單元硬件與ADC相結(jié)合，提供實(shí)時(shí)的性能。此外，英飛凌還用協(xié)處理單元實(shí)現(xiàn)了FOC等控制算法的計(jì)算能力，如其XC800系列上的矢量計(jì)算器，或XE166系列中處理DSP功能的集成MAC單元。

　　“使用更簡(jiǎn)便”要為開發(fā)人員提供正確的工具集，包括能使產(chǎn)品快速上市的參考設(shè)計(jì)。英飛凌已為此而建立了非常好的應(yīng)用套件，通過參考硬件設(shè)計(jì)和軟件代碼提供交鑰匙式解決方案。采用DAvE Drive或Dual Motor Control Kit可以節(jié)省軟硬件開發(fā)的人月工作量。

　　在過去16 位甚至8 位芯片統(tǒng)治的市場(chǎng)上，采用32 位 MCU的設(shè)計(jì)有增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這背后的主要原因是什么?

　　32 位架構(gòu)正在不斷發(fā)展，以滿足明天應(yīng)用的性能需求，很多供應(yīng)商都需要提高核心性能來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但核心并非微控制器性能的主導(dǎo)部分。實(shí)時(shí)能力以及能夠極高效解決應(yīng)用需求的架構(gòu)是選擇微控制器的關(guān)鍵因素?？傂阅艿某杀疽彩乔度肟刂品桨钢械囊粋€(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。
　預(yù)計(jì)32 位微控制器有強(qiáng)勁的增長(zhǎng)。這是否意味著8 位和16 位型號(hào)將有衰退的趨勢(shì)?

　　大約10年以前，分析家們就預(yù)測(cè)過16 位和32 位微控制器將替代市場(chǎng)中的8 位產(chǎn)品。但我們都知道，8 位區(qū)段仍繼續(xù)為價(jià)格極敏感的市場(chǎng)提供令人滿意的性能。8 位 MCU的平均售價(jià)持續(xù)走低，而性能有顯著增加。英飛凌的XC800系列就是一個(gè)例子。8 位微控制器將保持下去。

　　對(duì)微控制器市場(chǎng)來說，多核處理器架構(gòu)是否有意義?

　　多核架構(gòu)在嵌入式世界不是什么新鮮事。英飛凌10年前就率先推出了采用TriCore的先進(jìn)32 位實(shí)時(shí)微控制器，TriCore核心包含了微控制器的實(shí)時(shí)能力、DSP的計(jì)算能力，以及RISC load-store架構(gòu)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。面向工業(yè)應(yīng)用 TC11系列中，一個(gè)外設(shè)控制處理器(PCP)用于處理所有外設(shè)任務(wù)，減輕主CPU的負(fù)荷。這種架構(gòu)為工業(yè)應(yīng)用中的功能安全實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。